合金工具钢和高速工具钢的比较

工具钢按化学成分可以分为非合金工具钢、合金工具钢和高速工具钢三大类。合金工具钢与非合金工具钢相比，主要是加入合金元素提高了钢的淬透性、耐回火性和韧性。但有时也会带来不利影响，如脱碳敏感性、回火脆性以及降低切削加工性。

1.合金工具钢

合金工具钢按用途分类，有量具刃具钢、耐冲击工具钢、冷作模具钢、热作模具钢、无磁工具钢和塑料模具钢。

合金工具钢和高速工具钢的牌号表示方法与合金结构钢相同。但一般不标明含碳量数字（含碳量大于1.00％）。例如：平均含碳量为1.60％，含铬量为11.75％，含钼量为0.50％，含钒量为0.22％的合金工具钢，其牌号表示为Cr12MoV；平均含碳量为0.85％，含钨量为6.00％，含钼量为5.00％，含铬量为4.00％，含钒量为2.00％的高速钢，其牌号表示为W6Mo5Cr4V2；若平均含碳量小于1.00％时，可采用一位数字表示含碳量（以千分之几计）。例如：平均含碳量为0.80％，含锰量为0.95％，含硅量为0.45％的合金工具钢，其牌号表示为8MnSi。

（1）量具刃具钢 主要加入的合金元素（铬、硅、锰等）总量较少，但比碳素工具钢有较高的淬透性，而热硬性（刃具温度升至600℃时，其硬度大于60HRC）、硬度、耐磨性无明显改善。这类钢主要用来制造形状较复杂、截面尺寸较大的低速切削刃具和量具。例如量具有卡尺、千分尺、样板、量规等；刃具有钻头、板牙、丝锥、手术刀等。

量具刃具钢含碳量高（0.9％～1.5％），其热处理一般为淬火加低温回火。经热处理后具有高的硬度和耐磨性，形状和尺寸稳定性较好。典型的量具刃具钢有9SiCr、Cr2等。

常用量具刃具钢的牌号及用途见表8-15。

表8-15 常用量具刃具钢的牌号及用途

（2）耐冲击工具钢 是在CrSi钢的基础上加入钨元素，w（W）＝2.0％～2.5％，以细化晶粒，提高回火后的韧性，例如5CrW2Si钢，主要用来制造风动工具、錾子、冲模、冷作模具等。

（3）冷作模具钢 用于制造使金属冷塑性变形的模具，如冲模、冷镦模、剪切模、拉丝模等，工作时承受大的弯曲应力、压力、冲击及摩擦。因此，这类钢具有高硬度、耐磨性、足够的强度和韧性，以及良好的淬透性。

常用冷作模具钢的牌号及用途见表8-16。

表8-16 常用冷作模具钢的牌号及用途

（4）热作模具钢 用于制造使用金属在高温下塑变成形的模具，如热锻模、热挤压模、金属压铸模等。这类模具在工作时承受很大的压力和冲击，并反复受热和冷却。因此，要求这类钢在高温下具有足够的强度、硬度、耐磨性和韧性，良好的导热性、抗热疲劳性、耐回火性及高的淬透性。常用的热作模具钢有5CrNiMo、5CrMnMo、3Cr2W8V等。

常用热作模具钢牌号及用途见表8-17。

表8-17 常用热作模具钢牌号及用途(www.xing528.com)

（5）塑料模具钢 是用来制造各类塑料制品的模具。由于各类塑料模具工作条件与环境比较复杂，对塑料模具钢的要求也比较复杂，如有的要求十分耐磨，有的要求高耐蚀性，有的要求耐高压、高温，有的要求塑料制品表面洁亮、透明等。因此，在选择模具钢时必须根据性能要求和经济性选用。常用塑料模具及其用钢见表8-18。

表8-18 常用塑料模具及其用钢

2.高速工具钢

高速工具钢也称高速钢。高速工具钢可以磨出锋利的刃口，所以也称作锋钢。高速钢用于制造高速切削刃具（如车刀、刨刀、铣刀、滚刀、钻头、拉刀等），其工作温度高达600℃仍保持高硬度（63～65HRC左右），即具有良好的热硬性。

高速工具钢的成分特点是：含碳量高（0.7％～1.65％）以形成足够的碳化物，保证钢的高硬度、高耐磨性；加入合金元素钨、钼、钒等以提高钢的耐回火性和耐热性，并产生回火过程中的二次硬化效应；加入一定量的铬元素，以提高钢的淬透性。

由于合金元素的作用，高速工具钢中w（C）＝0.7％～0.8％时，钢的铸态组织中就出现大量共晶莱氏体组织。其共晶碳中就出现大量共晶莱氏体组织。其共晶碳化物使钢的性能变坏，必须采用反复锻打的方法，使碳化物呈细小均匀状态分布，改善钢的性能。

高速工具钢的热处理为淬火加三次高温回火。常用W18Cr4V高速钢热处理工艺曲线如图8-5所示。

图8-5 W18Cr4V高速工具钢热处理工艺曲线

因W18Cr4V钢的导热性很差，加热时必须在800～840℃保温一段时间（预热），然后再加热到淬火温度，以防止在加热过程中变形、开裂；冷却时采用分级淬火方法防止冷却过程中变形、开裂。淬火后需经550～570℃三次回火，目的是减少残留奥氏体数量，在回火过程中，残留奥氏体析出碳和合金元素，形成特殊碳化物（W₂C、VC等），同时淬火马氏体也弥散析出细小的碳化物，使高速钢产生“二次硬化”，即具有高的热硬性。回火后形成由回火马氏体、少量残留奥氏体和碳化物组成的复相组织。

目前使用的通用型高速工具钢有W18Cr4V、W6Mo5Cr4V2和W9Mo3Cr4V等三种。其中W18Cr4V是发展最早的高速工具钢，由于韧性较差逐渐由W6Mo5Cr4V2高速工具钢代替。W9Mo3Cr4V高速工具钢是新的通用型高速工具钢，其性能较好，使用越来越广。常用高速工具钢的牌号及用途见表8-19。

表8-19 常用高速工具钢的牌号及用途